DE102008009429A1

DE102008009429A1 - Seal for a glow plug

Info

Publication number: DE102008009429A1
Application number: DE102008009429A
Authority: DE
Inventors: Reiko Zach; Michael Kleindl; Steffen Schott; Christoph Kern; Ewgenij Landes; Christian Doering; Pavlo Saltikov
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-09-18
Also published as: EP2135008B1; JP5119274B2; EP2135008A1; US8003917B2; US20090321408A1; WO2008110496A1; JP2010521645A; SI2135008T1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühkerze für einen Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Die Glühkerze umfasst einen als Glühstift ausgebildeten keramischen Heizkörper (12), der von einem Stützrohr (14) umgeben ist. Der keramische Heizkörper (12) ist mittels einer Abdichtung im Stützrohr (14) gegen den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine abgedichtet. Die Abdichtung ist als Dichtelement (40) ausgeführt, welches aus einer FeNi-Legierung mit Invar-Effekt gefertigt ist.The invention relates to a glow plug for a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. The glow plug comprises a ceramic heating element (12) in the form of a glow plug, which is surrounded by a support tube (14). The ceramic heater (12) is sealed by means of a seal in the support tube (14) against the combustion chamber of the internal combustion engine. The seal is designed as a sealing element (40), which is made of a FeNi alloy with Invar effect.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Glühkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention is based on a glow plug according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus DE 10 2005 017 802 A1 ist eine Glühkerze mit Brennraumdrucksensor bekannt, bei der ein als Glühstift ausgebildeter keramischer Heizkörper in einem Gehäuse angeordnet ist. Der keramische Heizkörper ist von einem Stützrohr umgeben, das mittels einer Abdichtung im Gehäuse fixiert ist. Die Abdichtung ist dabei von einem zwischen Stützrohr und Gehäuse angeordneten Graphitring gebildet.Out DE 10 2005 017 802 A1 a glow plug with combustion chamber pressure sensor is known in which a designed as a glow plug ceramic heater is disposed in a housing. The ceramic heater is surrounded by a support tube which is fixed by means of a seal in the housing. The seal is formed by a arranged between the support tube and housing graphite ring.

Die durch die zyklische thermische Beanspruchung im reellen Motorbetrieb hervorgerufenen mechanischen Spannungen führen zur Verschlechterung der Haftung an der Grenzfläche zwischen dem metallischen Stützrohr und dem keramischen Heizkörper, was als Folge zu einem Versagen der Dichtfunktion durch einen stellenweisen beziehungsweise vollständigen Verlust des mechanischen Kontaktes an der Grenzfläche des Metalls zur Keramik führt.The due to the cyclic thermal load in real engine operation caused mechanical stresses lead to deterioration the adhesion at the interface between the metallic support tube and the ceramic heater, resulting in a Failure of the sealing function by a placewise or complete loss of mechanical contact at the Interface of the metal leads to the ceramic.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühkerze mit keramischem Heizkörper bereitzustellen, bei der der Innenraum gegen die Brennraumgase zuverlässig abgedichtet ist.Of the Invention is the object of a glow plug with to provide ceramic heater, wherein the interior is reliably sealed against the combustion gases.

Erfindungsgemäß wird die Glühkerze mit einem Dichtelement zwischen keramischem Heizkörper und metallischem Stützrohr versehen, wobei das Dichtelement aus einer metallischen Legierung mit sogenanntem Invar-Effekt besteht, wobei derartige Legierungen einen besonders niedrigen Wert hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (WAK) aufweisen. Als Invar-Effekt wird eine Erscheinung bezeichnet, wonach eine Gruppe von Legierungen und Verbindungen in bestimmten Temperaturbereichen anormal kleine oder zum Teil negative Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die Verwendung eines derartigen Dichtelementes führt zu zahlreichen Vorteilen, insbesondere einer Erhöhung der Dichtwirkung des Dichtelementes insbesondere in kritischen Betriebszuständen, sowie einer Vermeidung gravierender Änderungen bei der Serienauslegung des keramischen Heizkörpers. Aufgrund einer besonders guten stoffschlüssigen Verbindbarkeit, insbesondere hervorragenden Schweißeigenschaften, lässt sich eine dichte Verbindung zum metallischen Stützrohr und zum keramischen Heizkörper realisieren. Das eingesetzte metallische Stützrohr hat die Aufgabe, den keramischen Heizkörper zu befestigen. Der keramische Heizkörper wird in das Stützrohr, zum Beispiel im Wege eines Lötverfahrens, stoffschlüssig eingebaut. Eine weitere Funktion des Stützrohres besteht darin, eine hermetische, lange Zeit dauernde Abdichtung eines Sensormoduls gegen die Einflüsse aggressiver Brennraummedien, insbesondere gegen die hohen Verbrennungsdrücke, gegen Versottung und gegen sich anlagernde Rußpartikel sowie gegen Korrosionseinflüsse darzustellen.According to the invention the glow plug with a sealing element between ceramic Provided radiator and metallic support tube, wherein the sealing element of a metallic alloy with so-called Invar effect is, with such alloys a particularly low value in terms of thermal expansion coefficient (CTE). The Invar effect is a phenomenon called a group of alloys and compounds in certain temperature ranges abnormally small or sometimes negative coefficients of thermal expansion exhibit. The use of such a sealing element leads to numerous advantages, in particular an increase in the Sealing effect of the sealing element, especially in critical operating conditions, and avoiding serious changes in the Serial design of the ceramic heater. Because of a particularly good cohesive connectivity, in particular excellent welding properties, can be a tight connection to the metallic support tube and the realize ceramic radiator. The used metallic Support tube has the task of the ceramic heater to fix. The ceramic heater is placed in the support tube, For example, by means of a soldering process, cohesively built-in. Another function of the support tube is a hermetic, long-term sealing of a sensor module against the influences of aggressive combustion media, in particular against the high combustion pressures, against sooting and against accumulating soot particles and against corrosion display.

Als Legierung mit einem Invar-Effekt wird eine FeNi-Legierung eingesetzt. Die später aufgeführten FeNi-Legierungen mit einem kubisch flächenzentrierten Kristallgitter dehnen sich bei Erwärmung praktisch nicht oder nur gering aus. Besonders geeignet ist eine ferromagnetische kubisch flächenzentrierte FeNi-Legierung.When Alloy with an Invar effect, a FeNi alloy is used. The FeNi alloys listed below with a cubic face-centered crystal lattices expand Heating practically not or only slightly. Especially suitable is a ferromagnetic face-centered cubic FeNi alloy.

Bei einer vorgeschlagenen Lösung wird das Versagen der Dichtfunktion, d. h. der stellenweise beziehungsweise vollständige Verlust des mechanischen Kontaktes an der Grenzfläche zwischen dem metallischen Material des Stützrohres und dem Keramikmaterial des Heizkörpers dadurch vermieden, dass ein zusätzliches Dichtelement unmittelbar an einer brennraumseitigen Stirnseite des Stützrohres auf den keramischen Heizkörper aufgepresst und anschließend mittels einer kraftschlüssigen oder einer stoffschlüssigen Fügeverbindung an dem Stützrohr befestigt wird. Bevorzugt ist das Dichtelement in Ringform ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann eine Hertzsche Pressung auf der Berührlinie zwischen dem Dichtelement und dem Heizkörper realisiert werden, die zu einer besonders guten Abdichtung gegenüber den aggressiven Medien, insbesondere den Verbrennungsdrücken im Brennraum führt.at One proposed solution is the failure of the sealing function, d. H. the partial or complete loss of the mechanical contact at the interface between the metallic material of the support tube and the ceramic material of the radiator thereby avoiding that an additional sealing element directly to a combustion chamber side end face of the support tube pressed onto the ceramic heater and then by means of a non-positive or a cohesive Joining joint is attached to the support tube. Preferably, the sealing element is formed in a ring shape. At this Embodiment may be a Hertzian pressure on the contact line realized between the sealing element and the radiator which are compared to a particularly good seal the aggressive media, especially the combustion pressures in the combustion chamber leads.

Bevorzugt wird das vorgeschlagene Dichtelement, sei es in Form einer einteiligen oder mehrteiligen Hülse ausgebildet, sei es in Ringform als ein einstückiges Bauteil ausgebildet, aus einem Werkstoff hergestellt, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (WAK) aufweist, der im hier in Frage kommenden Betriebstemperaturbereich unter dem WAK-Wert des keramischen Heizkörpers liegt, sich diesem annähert oder diesen unbedeutend übersteigt. Eine derartige Ausbildung des vorgeschlagenen Dichtelementes hat den konstruktiven Vorteil, dass eine zwischen dem Dichtelement und dem keramischen Heizkörper realisierte Presspassung die Presskraft bei steigender Temperatur erhöht, d. h. genau in dem Falle, in dem es auch zu steigenden Drücken kommt, denen die erfindungsgemäß vorgeschlagene Glühkerze im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ausgesetzt ist. Im Falle eines Versagens der Lotverbindung des keramischen Heizkörpers zum diesen umgebenden Stützrohr kann bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine eine Abdichtung der Glühkerze trotzdem sichergestellt werden, da das ringförmig oder hülsenförmig ausgebildete Dichtelement die Abdichtfunktion gewährleistet.Preferably, the proposed sealing element, be it in the form of a one-piece or multi-part sleeve, be it in ring form formed as a one-piece component, made of a material having a coefficient of thermal expansion (WAK), which in the candidate here operating temperature range under the CTE value of the ceramic heater is close to this or exceeds this insignificant. Such a design of the proposed sealing element has the constructive advantage that a realized between the sealing element and the ceramic heater press fit increases the pressing force with increasing temperature, ie exactly in the case in which it is also increasing Drü Cken comes to which the inventively proposed glow plug is exposed during operation of an internal combustion engine. In the case of a failure of the solder joint of the ceramic heater to the surrounding support tube, a sealing of the glow plug can still be ensured during operation of the internal combustion engine, since the annular or sleeve-shaped sealing element ensures the sealing function.

Als besonders geeignet ist als Werkstoff für das Dichtelement eine Metalllegierung mit Invar-Effekt zu nennen, die unter dem Handelsnamen KOVAR^® bekannt ist. Diese Metalllegierung weist einen Nickelgehalt von 29,0 Gew.-%, einen Kobaltgehalt von 17,0 Gew.-%, einen Siliziumgehalt von 0,1 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, einen Mangangehalt von 0,3 Gew.-% sowie einen Kohlenstoffgehalt von maximal 0,02 Gew.-%, Rest Eisen, auf.Particularly suitable as a material for the sealing element to call a metal alloy with Invar effect, which is known under the trade name KOVAR ^® . This metal alloy has a nickel content of 29.0 wt%, a cobalt content of 17.0 wt%, a silicon content of 0.1 wt% to 0.2 wt%, a manganese content of 0.3 Wt .-% and a maximum carbon content of 0.02 wt .-%, balance iron.

Es ist auch möglich, das in einer Ausführungsform in Ringform hergestellte Dichtelement hülsenförmig herzustellen, wobei das hülsenförmig ausgebildete Dichtelement am Stützrohr befestigt wird. Die Stoßstelle zwischen dem hülsenförmigen Dichtelement und dem Stützrohr kann mit angeschrägten Flächen oder auch stufenförmig ausgebildet sein.It is also possible, in one embodiment to produce a sleeve-shaped sealing element produced in a ring shape, wherein the sleeve-shaped sealing element is attached to the support tube. The butt joint between the sleeve-shaped sealing element and the support tube can be bevelled surfaces or also stepped be educated.

Des Weiteren ist die axiale Positionierung des Dichtelementes, sei es in Ringform, sei es in Hülsenform ausgebildet, variabel. Die Position an der ringförmigen, dem Brennraum zuweisenden Stirnseite des Stützrohres, welches den keramischen Heizkörper umschließt, ist insbesondere vorteilhaft, da in diesem Falle keine weiteren Modifikationen des keramischen Heizkörpers erforderlich sind. Es ist jedoch auch möglich, den keramischen Heizkörper derart minimal zu modifizieren, so dass das Dichtelement eine beliebige axiale Position annimmt. Denkbar ist ebenfalls, das Dichtelement im Bereich des dem Brennraum abgewandten Endes des keramischen Heizkörpers zu positionieren. Eine Dichtverbindung zwischen dem Stützrohr und dem Dichtelement, sei es ringförmig, sei es hülsenförmig ausgebildet, kann zum Beispiel mittels eines entsprechenden stoffschlüssigen Fügeverfahrens, wie zum Beispiel dem Schweißverfahren oder dem Lotverfahren, hergestellt werden.Of Further is the axial positioning of the sealing element, be it in ring form, whether formed in a sleeve shape, variable. The position on the annular, the combustion chamber zuweisenden Front side of the support tube, which is the ceramic heater encloses, is particularly advantageous because in this Trap no further modifications of the ceramic heater required are. However, it is also possible to use the ceramic To modify radiator so minimal, so that the Sealing element assumes any axial position. It is conceivable likewise, the sealing element in the region of the combustion chamber facing away End of the ceramic heater to position. A Sealing connection between the support tube and the sealing element, be it ring-shaped, be it sleeve-shaped formed, for example, by means of a corresponding cohesive Joining process, such as the welding process or the soldering process.

Wird das Dichtelement in Hülsenform ausgeführt, kann das komplette Stützrohr vollständig aus einer Legierung mit Invar-Effekt hergestellt werden. Das Dichtelement ist hinsichtlich seiner Anwendung nicht lediglich auf Glühkerzen beschränkt, sondern kann auch an anderen Zylinderkopfkomponenten von Verbrennungskraftmaschinen, so zum Beispiel Glühkerzen mit integrierten Drucksensoren oder dergleichen eingesetzt werden.Becomes the sealing element in sleeve form, can the complete support tube completely made of an alloy be made with Invar effect. The sealing element is in terms its use is not limited to glow plugs, but can also be applied to other cylinder head components of internal combustion engines, such as glow plugs with integrated pressure sensors or the like can be used.

Ausführungsbeispieleembodiments

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Glühkerze mit einer Druckerfassungseinrichtung in Schnittdarstellung, 1 a glow plug with a pressure detection device in a sectional view,

2 eine vergrößerte Darstellung eines keramischen Heizelements unterhalb eines Sensormoduls, 2 an enlarged view of a ceramic heating element below a sensor module,

3 eine Ausführungsform einer Stoßstelle eines zweiteilig ausgebildeten hülsenförmigen Dichtelementes, 3 an embodiment of a joint of a two-part sleeve-shaped sealing element,

4 eine weitere Ausführungsform der Stoßstelle der beiden Teile des hülsenförmig ausgebildeten Dichtelementes, 4 a further embodiment of the joint of the two parts of the sleeve-shaped sealing element,

5 eine weitere Ausführungsform der Abdichtung der Glühkerze durch Ausbildung einer Presspassung und eines Stützrohres mit reduzierter Wandstärke, 5 a further embodiment of the sealing of the glow plug by forming a press fit and a support tube with reduced wall thickness,

6 die Ausbildung der Abdichtung der Glühkerze durch Ausbildung von mindestens einer Sicke im Stützrohr, 6 the formation of the sealing of the glow plug by forming at least one bead in the support tube,

7 ein stoffschlüssig mit dem Stützrohr gefügtes, hülsenförmiges Dichtelement und 7 a cohesively joined to the support tube, sleeve-shaped sealing element and

8 die Abdichtung der Glühkerze durch ein durchgängig ausgebildetes Stützrohr, dessen Spielpassung zur Aufnahme des keramischen Heizkörpers mit Lot zum Beispiel ausgefüllt ist. 8th the sealing of the glow plug by a continuously formed support tube, the clearance fit for receiving the ceramic heater is filled with solder, for example.

Die in 1 dargestellte Glühkerze mit Druckerfassungseinrichtung, die nachfolgend als Druckmessglühkerze 10 bezeichnet wird, umfasst ein Gehäuse 11, in welches ein als Glühstift ausgeführter keramischer Heizkörper 12 und ein Sensor 13 zur Druckerfassung eingesetzt sind. Der Sensor 13 ist in einem Sensormodul 30 angeordnet. Zur Abdichtung des separaten, vormontierten Sensormoduls 30 wird zum Beispiel eine radialsymmetrisch ausgebildete Metallmembran 46 eingesetzt. Die auf die Metallmembran 46 ausgeübte Druckkraft wird in einem separaten Druckmessmodul umgewandelt. Das Druckmessmodul umfasst im Wesentlichen den im Stützrohr 14 befestigten keramischen Heizkörper 12, ein Kompensationselement 24 sowie ein Wärmedämm- und Kraftübertragungselement 26 sowie das separate Sensormodul 30, ein Fixierelement 28, die bereits erwähnte radialsymmetrisch ausgebildete Metallmembran 46 und einen Sensorkäfig 32.In the 1 illustrated glow plug with pressure detection device, hereinafter referred to as Druckmessglühkerze 10 is referred to, comprises a housing 11 , in which a designed as a glow plug ceramic radiator 12 and a sensor 13 used for pressure detection. The sensor 13 is in a sensor module 30 arranged. For sealing the separate, pre-assembled sensor module 30 becomes, for example, a radially symmetrical metal diaphragm 46 used. The on the metal membrane 46 applied pressure force is converted in a separate pressure measuring module. The pressure measuring module essentially comprises that in the support tube 14 attached ceramic radiator 12 , a compensation element 24 and a thermal insulation and power transmission element 26 as well as the separate sensor module 30 , a fixing element 28 , the already mentioned radially symmetrical metal membrane 46 and a sensor cage 32 ,

Bei Beaufschlagung mit einem Druck, so zum Beispiel dem im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine herrschenden Druck, dient der keramische Heizkörper 12 als Übertragungselement der Druckkraft im Brennraum an das Sensormodul 30. Der keramische Heizkörper 12 ist über das Stützrohr 14 mit der Metallmembran 46 bewegungsgekoppelt. Die auf den keramischen Heizkörper 12 einwirkende Kraft wird über den Kraftpfad an das Sensormodul 30 übertragen. Das Kompensationselement 24 wird bevorzugt aus einem Material mit einem speziell angepassten Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) hergestellt und dient hauptsächlich zur thermischen Längenkompensation bei höheren Temperaturen. Das obere Wärmedämm- und Kraftübertragungselement 26 weist einen möglichst kleinen Wert für die Wärmeleitfähigkeit auf und dient der maximalen Temperaturabsenkung am Sensormodul 30. Das Wärmedämm- und Kompensationselement 26 weist eine sehr hohe Oberflächengüte und eine hohe Steifigkeit auf. Hinter dem Sensormodul 30 befindet sich das Fixierelement 28. Das Sensormodul 30 ist zwischen der radialsymmetrisch ausgebildeten Metallmembran 46 und dem Fixierelement 28 mittels des in 1 dargestellten, hülsenförmig ausgebildeten Sensorkäfigs 32 unter Erzeugung einer definierten Vorspannkraft zusammengehalten.When exposed to a pressure, such as the pressure prevailing in the cylinder of an internal combustion engine, the ceramic heater is used 12 as a transmission element of the pressure force in the combustion chamber to the sensor module 30 , The ceramic radiator 12 is over the support tube 14 with the metal membrane 46 motion-coupled. The on the ceramic radiator 12 acting force is transmitted to the sensor module via the force path 30 transfer. The compensation element 24 is preferably made of a material with a specially adapted value of the thermal expansion coefficient (CTE) and is mainly used for thermal length compensation at higher temperatures. The upper thermal insulation and power transmission element 26 has the smallest possible value for the thermal conductivity and serves the maximum temperature reduction at the sensor module 30 , The thermal insulation and compensation element 26 has a very high surface quality and high rigidity. Behind the sensor module 30 is the fixing element 28 , The sensor module 30 is between the radially symmetrical metal membrane 46 and the fixing element 28 by means of the in 1 shown, sleeve-shaped sensor cage 32 held together generating a defined biasing force.

Zu einer effektiven Wärmeableitung vom Sensormodul 30 wird der Sensorkäfig 32 mittels einer Schweißnaht zum Beispiel möglichst nah im Bereich eines Dichtkonus 34 befestigt. Der Glühstrom zum keramischen Heizkörper 12 wird diesem über eine Glühstromleitung 20 zugeführt. Eine Kontaktierung der Glühstromleitung 20 an einer Stirnseite des keramischen Heizkörpers 12 erfolgt an einer Kontaktierung 22. Die Symmetrieachse des keramischen Heizkörpers 12 ist durch Bezugszeichen 36 kenntlich gemacht.For effective heat dissipation from the sensor module 30 becomes the sensor cage 32 by means of a weld, for example, as close as possible in the region of a sealing cone 34 attached. The glow current to the ceramic heater 12 this is done via a Glühstromleitung 20 fed. A contacting of the Glühstromleitung 20 on a front side of the ceramic heater 12 takes place at a contact 22 , The symmetry axis of the ceramic heater 12 is by reference numerals 36 indicated.

Aus der Darstellung gemäß 1 und 2 geht hervor, dass am hier einteilig ausgebildeten Stützrohr 14 an einer brennraumseitigen Stirnseite 16 ein in Ringform 18 ausgebildetes Dichtelement 40 angeordnet ist. Das hier in Ringform 18 ausgebildete Dichtelement 40 wird mittels eines Schrumpfsitzes 38 an der Umfangsfläche des keramischen Heizkörpers 12 befestigt. Anschließend wird eine kraftschlüssige oder eine stoffschlüssige Fügeverbindung 44 an der brennraumseitigen Stirnseite 16 des ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohres 14 erzeugt. Bei dieser Ausführungsform kann eine Hertzsche Pressung auf der Berührlinie zwischen dem in Ringform 18 ausgebildeten Dichtelement 40 und der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 am Schrumpfsitz 38 realisiert werden, wodurch eine besonders gute Abdichtung gegenüber dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird.From the illustration according to 1 and 2 shows that on here one-piece support tube 14 on a combustion chamber side end face 16 one in ring form 18 trained sealing element 40 is arranged. This one in ring form 18 formed sealing element 40 is by means of a shrink fit 38 on the peripheral surface of the ceramic heater 12 attached. Subsequently, a frictional or a cohesive joint connection 44 at the combustion chamber end side 16 of the one or more parts support tube 14 generated. In this embodiment, a Hertzian pressure on the line of contact between the in annular form 18 formed sealing element 40 and the lateral surface of the ceramic heater 12 on the shrink fit 38 be realized, whereby a particularly good seal against the combustion chamber of the internal combustion engine is achieved.

Das in der Regel aus metallischem Material hergestellte Stützrohr 14 hat die Aufgabe, den keramischen Heizkörper 12 zu befestigen. Im Regelfall ist der keramische Heizkörper 12 im Stützrohr 14 in einer stoffschlüssigen Verbindung, zum Beispiel in einer Lotverbindung aufgenommen. Die Lotverbindung dient einerseits zur Befestigung und zur Abdichtung des keramischen Heizkörpers 12 innerhalb des Stützrohres 14, andererseits zur elektrischen Kontaktierung des keramischen Heizkörpers 12 im Stützrohr 14. Eine weitere Funktion des Stützrohres 14 liegt darin, eine hermetische, lange Zeit andauernde Abdichtung des Sensormoduls 30 gegen die Einflüsse aggressiver Brennraummedien, insbesondere gegen hohe Verbrennungsdrücke, gegen Versottung und sich anlagernde Rußpartikel sowie Korrosionseinflüsse darzustellen. In der Praxis wird der keramische Heizkörper 12 aus einer Keramik mit einem relativ niedrigen Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (WAK) hergestellt, während das Material des Stützrohres 14 selbst wiederum einen im Vergleich dazu höheren WAK-Wert (Stahl) aufweist. Das Dichtelement 40, sei es in Ringform 18, sei es in Hülsenform ausgebildet, wird bevorzugt aus einem Werkstoff hergestellt, der einen WAK-Wert aufweist, der im relevanten Betriebstemperaturbereich unterhalb des WAK-Wertes des keramischen Heizkörpers 12 liegt, sich diesem annähert oder diesen nur unbedeutend übersteigt. Eine solche Eigenschaftskombination des Werkstoffes hat den konstruktiven Vorteil, dass die Presspassung 38 zwischen dem Dichtelement 40 in Ringform 18 und dem keramischen Heizkörper 12 mit steigender Temperatur zunimmt. Bricht das Lot zwischen der Mantelfläche des keramischen Heizkörper 12 und dem Innenmantel des Stützrohres 14, so wird die Abdichtung der Druckmessglühkerze 10 nach wie vor durch das Dichtelement 40 in Ringform 18 gewährleistet.The support tube usually made of metallic material 14 has the task of the ceramic radiator 12 to fix. As a rule, the ceramic radiator 12 in the support tube 14 in a cohesive connection, for example, received in a solder joint. The solder joint serves on the one hand for fastening and sealing of the ceramic heater 12 inside the support tube 14 on the other hand for electrical contacting of the ceramic heater 12 in the support tube 14 , Another function of the support tube 14 lies therein, a hermetic, long-term sealing of the sensor module 30 against the influences of aggressive combustion media, especially against high combustion pressures, against sooting and accumulating soot particles as well as corrosion effects. In practice, the ceramic heater 12 made of a ceramic with a relatively low value of the coefficient of thermal expansion (CTE), while the material of the support tube 14 itself in turn has a higher compared to WAK value (steel). The sealing element 40 be it in ring form 18 whether formed in a sleeve shape, is preferably made of a material having a CTE value in the relevant operating temperature range below the CTE value of the ceramic heater 12 is approaching, approaching or insignificantly exceeding it. Such a combination of properties of the material has the constructive advantage that the interference fit 38 between the sealing element 40 in ring form 18 and the ceramic heater 12 increases with increasing temperature. Breaks the solder between the lateral surface of the ceramic heater 12 and the inner shell of the support tube 14 , so is the seal of the Druckmessglühkerze 10 still by the sealing element 40 in ring form 18 guaranteed.

Als Material für das Dichtelement 40, sei es in Hülsenform, sei es in Ringform 18 ausgebildet, kommen Metalllegierungen in Frage, die einen sogenannten Invar-Effekt aufweisen. Diese Legierungen zeichnen sich vor allem durch eine nahezu konstante, invariante thermische Expansion als Funktion der Temperatur in einem großen Temperaturbereich aus.As material for the sealing element 40 be it in sleeve form or in ring form 18 trained, come Metal alloys in question, which have a so-called Invar effect. Above all, these alloys are characterized by an almost constant, invariant thermal expansion as a function of the temperature over a wide temperature range.

Wie aus 2 hervorgeht, umfasst die Druckmessglühkerze 10 oberhalb des ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohrs 14 die Metallmembran 46. Die Metallmembran 46 ist im Wesentlichen radialsymmetrisch ausgebildet und bilde eine erste Stoßstelle 48 zum ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohr 14 und eine weitere, zweite Stoßstelle 50 zum in dieser Ausführungsform hülsenförmig ausgebildeten Sensorkäfig 32. Der Sensorkäfig 32 umschließt seinerseits das Fixierelement 28, das Wärmedämm- und Kraftübertragungselement 26 sowie das Kompensationselement 24. Aus 2 geht hervor, dass die obere Stirnseite des keramischen Heizelements 12 an der Kontaktierung 22 durch die Glühstromleitung 20 elektrisch kontaktiert wird. Die Glühstromleitung 20 kann – wie in 2 dargestellt – im Wesentlichen gerade verlaufen, sie kann auch eine oder mehrere wendelförmige Windungen umfassen, je nach Einsatzzweck.How out 2 shows includes the pressure measuring glow plug 10 above the one or more parts support tube 14 the metal membrane 46 , The metal membrane 46 is formed substantially radially symmetrical and form a first joint 48 for single or multi-part support tube 14 and another, second joint 50 for sleeve-shaped in this embodiment sensor cage 32 , The sensor cage 32 in turn encloses the fixing element 28 , the thermal insulation and power transmission element 26 and the compensation element 24 , Out 2 shows that the upper end face of the ceramic heating element 12 at the contact 22 through the Glühstromleitung 20 is contacted electrically. The glow current line 20 can - as in 2 shown - substantially straight, it may also include one or more helical turns, depending on the purpose.

Der Sensorkäfig 32 umschließt das Sensormodul 30, welches in der in 2 dargestellten Ausführungsform mit dem Kompensationselement 24 und dem Wärmedämm- und Kraftübertragungselement 26 zusammenwirkt. Das Sensormodul 30 kann zum Beispiel als piezoelektrisches oder als piezoresistives Sensormodul zur Druckmessung ausgebildet sein.The sensor cage 32 encloses the sensor module 30 which is in the in 2 illustrated embodiment with the compensation element 24 and the thermal insulation and power transmission element 26 interacts. The sensor module 30 For example, it can be designed as a piezoelectric or as a piezoresistive sensor module for pressure measurement.

Aus 2 geht weiter hervor, dass der Körper der Druckmessglühkerze 10 eine Öffnung 52 umfasst, durch welche sich das Stützrohr 14 erstreckt. Im Inneren des Stützrohres 14 befindet sich der keramische Heizkörper 12. Der in 2 teilweise dargestellte keramische Heizkörper 12 ist entlang seiner Axialerstreckung im Stützrohr 14 von einer Lotverbindung umschlossen. In 2 ist die brennraumseitige Stirnseite 16 des ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohres 14 angedeutet, an welchem das Dichtelement 40 in Ringform 18 anliegt. Das Dichtelement 40 liegt einerseits am Schrumpfsitz 38 an der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 an und ist andererseits über die bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnte stoffschlüssige Verbindung 44 mit der brennraumseitigen Stirnseite 16 des Stützrohres 14 verbunden. Die Abdichtung des keramischen Heizkörpers 12 erfolgt durch das an der brennraumseitigen Stirnseite 16 des ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohres 14 angeordnete Dichtelement 40. Dieses ist über eine kraftschlüssige oder stoffschlüssig ausgebildete Fügeverbindung 44 an der brennraumseitigen Stirnseite 16 des ein- oder mehrteilig ausgebildeten Stützrohrs 14 befestigt.Out 2 goes on to show that the body of the pressure measuring glow plug 10 an opening 52 includes, through which the support tube 14 extends. Inside the support tube 14 is the ceramic heater 12 , The in 2 partially shown ceramic radiator 12 is along its axial extent in the support tube 14 enclosed by a solder joint. In 2 is the combustion chamber end face 16 of the one or more parts support tube 14 indicated, on which the sealing element 40 in ring form 18 is applied. The sealing element 40 on the one hand lies on the shrink fit 38 on the lateral surface of the ceramic heater 12 on the other hand is already related to 1 mentioned cohesive connection 44 with the combustion chamber side end face 16 of the support tube 14 connected. The sealing of the ceramic heater 12 takes place through the on the combustion chamber side end face 16 of the one or more parts support tube 14 arranged sealing element 40 , This is a non-positive or cohesively formed joint connection 44 at the combustion chamber end side 16 of the one or more parts formed support tube 14 attached.

Das Dichtelement 40 wird der vorgeschlagenen Erfindung folgend, aus einem Werkstoff hergestellt, der einen WAK-Wert aufweist, der im relevanten Betriebstemperaturbereich unter dem WAK-Wert des keramischen Heizkörpers 12 liegt oder sich diesem annähert oder diesen nur unbedeutend übersteigt. Eine derartige Eigenschaftskombination hat den konstruktiven Vorteil, dass die Presspassung am Schrumpfsitz 38 zwischen dem Dichtelement 40 und dem keramischen Heizkörper 12 mit steigender Temperatur zunimmt. Es kann somit im Falle eines Versagens, zum Beispiel beim Bruch der Lotverbindung zwischen der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 und der Innenseite des Stützrohres 14, die Abdichtung der Druckerfassungseinrichtung durch das Dichtelement 40 gewährleistet werden, die sowohl bei niedrigen als auch bei höheren Betriebstemperaturen zuverlässig funktioniert. Als Material für das Dichtelement 40 wird eine Metalllegierung mit Invar-Effekt verwendet. Die Basislegierung mit dieser Eigenschaft ist eine ferromagnetische, kubisch-flächenzentrierte FeNi-Legierung mit einer Stöchiometrie von ungefähr Fe₆₅Ni₃₅. Diese Legierung zeichnet sich durch eine nahezu konstante, invariante thermische Expansion als Funktion der Temperatur über einen großen Temperaturbereich aus.The sealing element 40 According to the proposed invention, it is made of a material having a CTE value which, in the relevant operating temperature range, is below the CTE value of the ceramic heater 12 is close to or approaches this or only insignificantly exceeds it. Such a property combination has the constructive advantage that the press fit on the shrink fit 38 between the sealing element 40 and the ceramic heater 12 increases with increasing temperature. It can thus in case of failure, for example, in the breakage of the solder joint between the outer surface of the ceramic heater 12 and the inside of the support tube 14 , the sealing of the pressure detecting device by the sealing element 40 be guaranteed, which works reliably at both low and at higher operating temperatures. As material for the sealing element 40 a metal alloy with Invar effect is used. The base alloy having this property is a ferromagnetic, face-centered cubic FeNi alloy having a stoichiometry of approximately Fe ₆₅ Ni ₃₅ . This alloy is characterized by a nearly constant, invariant thermal expansion as a function of temperature over a wide temperature range.

Den Darstellungen gemäß der 3 und 4 sind weitere Ausführungsformen Dichtelementes 40 zu entnehmen. Wie den Darstellungen gemäß der 3 und 4 entnommen werden kann, kann das Dichtelement 40 im Gegensatz zu den Darstellungen gemäß der 1 und 2 – wie obenstehend beschrieben – auch als Hülse 54 ausgebildet sein. Das Stützrohr 14 und die Hülse 54 sind an einer Stoßstelle 60 miteinander fixiert. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass die Stoßstelle 60 zwischen der Hülse 54 und dem Stützrohr 14 mindestens eine oder auch mehrere Schrägen umfassen kann, so dass sich die in 3 dargestellte Konfiguration einer schräg verlaufenden Stoßstelle 60 ergibt. Bei mit Schrägen ausgebildeter Stoßstelle 60 ergibt sich eine Verbesserung der stoffschlüssigen Fügbarkeit, insbesondere der Verschweißbarkeit bei der Herstellung. Wird, wie in 3 dargestellt, eine Hülse 54 mit Innenprofilierung 55 eingesetzt, kann eine erhöhte Hertzsche Pressung auf der Berührlinie am Umfang des keramischen Heizkörpers 12 realisiert werden. Dies verbessert die Abdichtwirkung. Durch die an der Stoßstelle 60 ausgeführte stoffschlüssige Verbindung kann des Weiteren eine Zusatzabdichtung erzielt werden.The representations according to the 3 and 4 are further embodiments sealing element 40 refer to. As the representations according to 3 and 4 can be removed, the sealing element 40 in contrast to the representations according to the 1 and 2 - As described above - as a sleeve 54 be educated. The support tube 14 and the sleeve 54 are at a joint 60 fixed together. From the illustration according to 3 shows that the joint 60 between the sleeve 54 and the support tube 14 may include at least one or more bevels, so that in 3 illustrated configuration of a sloping joint 60 results. When trained with bevels joint 60 there is an improvement in the cohesive Fügbarkeit, in particular the weldability in the production. Will, as in 3 shown a sleeve 54 with internal profiling 55 used, an increased Hertzian pressure on the contact line at the periphery of the ceramic heater 12 will be realized. This improves the sealing effect. By the at the junction 60 executed cohesive connection can be further achieved an additional seal.

Demgegenüber kann die Stoßstelle 60 zwischen dem Dichtelement 54 und dem Stützrohr 14 auch stufenförmig ausgebildet sein, wie dies in 4 dargestellt ist. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der Stoßstelle 60 liegt die in axiale Richtung gesehen verlängerte Stufe am Stützrohr 14 vor, welche in eine entsprechend konfigurierte innere Ausnehmung der Hülse 54 eingreift. Bei einer Hülse 54, die eine Innenprofilierung 55 aufweist, lässt sich eine verbesserte Hertzsche Pressung an der Berührlinie am Umfang des keramischen Heizkörpers 12 erreichen.In contrast, the joint 60 between the sealing element 54 and the support tube 14 also stu fenförmig be formed as in 4 is shown. At the in 4 illustrated embodiment of the joint 60 is seen in the axial direction extended step on the support tube 14 which, in a correspondingly configured inner recess of the sleeve 54 intervenes. With a sleeve 54 that have an internal profiling 55 has an improved Hertzian pressure at the contact line on the circumference of the ceramic heater 12 to reach.

Die metallische Legierung mit Invar-Effekt kann eine der nachfolgend aufgeführten Basislegierungen sein. Zu nennen ist Fe-36Ni, allgemein bekannt als Invar, sowie des Weiteren Fe-32Ni-5Co, was allgemein als Superinvar bekannt ist. Des Weiteren kann Fe-29Ni-17Co, das allgemein als Kovar^® bekannt ist, eingesetzt werden, ebenso wie Fe- 42Ni-Cr-Ti, was allgemein bekannt ist als Ni-Span-C. Die einzelnen Komponenten dieser Legierungen variieren in breiten Grenzen, und zwar (nachfolgende Angaben in Gew.-%): Für die vorstehend genannten Legierungen Fe-36Ni, Fe-Ni42 und Fe-Ni43, allgemein bekannt als Invar, ergeben sich für die einzelnen Legierungselemente folgende Konzentrationsbereiche: Ni von 35,0 bis 44,0 Gew.-%, Mn < 1,0 Gew.-%, Si < 0,50 Gew.-% und C < 0,10 Gew.-%, Rest Fe.The metallic Invar effect alloy may be one of the base alloys listed below. Noteworthy is Fe-36Ni, commonly known as Invar, and also Fe-32Ni-5Co, commonly known as Superinvar. Furthermore, Fe-29Ni-17Co, which is commonly known as Kovar ^® known used, as well as Fe-42Ni-Cr-Ti, which is commonly known as Ni-Span-C. The individual components of these alloys vary widely (specifically in% by weight): The above alloys Fe-36Ni, Fe-Ni42 and Fe-Ni43, commonly known as Invar, give rise to the individual alloying elements the following concentration ranges: Ni from 35.0 to 44.0% by weight, Mn <1.0% by weight, Si <0.50% by weight and C <0.10% by weight, remainder Fe.

Für die obenstehend ebenfalls aufgeführte Basislegierung Fe-32Ni-5Co, welche allgemein als Superinvar bekannt ist, ergeben sich folgende Konzentrationsbereiche: Ni von 31,0 bis 33,0 Gew.-%, Co von 4,0 bis 6,0 Gew.-%, Mn < 0,50 Gew.-% und Si < 0,50 Gew.-%, C < 0,10 Gew.-%, Rest Fe.For the above-mentioned base alloy Fe-32Ni-5Co, which is commonly known as Superinvar, the following results Concentration ranges: Ni from 31.0 to 33.0 wt%, Co from 4.0 to 6.0% by weight, Mn <0.50 % By weight and Si <0.50 % By weight, C <0.10 Wt .-%, balance Fe.

Für Fe-29Ni-17Co, allgemein bekannt als Kovar, ergeben sich folgende Konzentrationsbereiche: Ni von 28,0 bis 30,0 Gew.-%, Co von 17,0 bis 18,0 Gew.-%, Mn < 0,50 Gew.-%, Si < 0,30 Gew.-% und C < 0,05 Gew.-%, Rest Fe.For Fe-29Ni-17Co, commonly known as Kovar, gives rise to the following Concentration ranges: Ni from 28.0 to 30.0 wt%, Co from 17.0 to 18.0% by weight, Mn <0.50 Wt%, Si <0.30 Wt .-% and C <0.05 wt .-%, Rest Fe.

Schließlich ergibt sich für die Basislegierung Fe-42Ni-Cr-Ti, allgemein bekannt als Ni-Span-C folgende Zusammensetzung: Ni von 41,0 bis 43,0 Gew.-%, Co von 6,0 bis 7,0 Gew.-%, Mn < 1,0 Gew.-%, Si < 0,50 Gew.-% und C < 0,10 Gew.-%, Rest Fe.After all results for the base alloy Fe-42Ni-Cr-Ti, in general known as Ni-Span-C has the following composition: Ni from 41.0 to 43.0% by weight, Co from 6.0 to 7.0% by weight, Mn <1.0% by weight, Si <0.50% by weight and C <0.10% by weight. %, Remainder Fe.

In der nachfolgenden Tabelle sind die WAK-Anhaltswerte für die KOVAR^®-Legierung sowie für üblicherweise verwendete Stähle, so zum Beispiel ferritische Stähle, und Heizerkeramiken (zum Beispiel auf Siliziumnitrid-Basis) aufgelistet. Aus der Tabelle geht hervor, dass eine deutliche Verringerung der WAK-Differenz an der Grenzfläche durch den Einsatz dieser Legierung anstelle eines Stahles erzielt werden kann. Für bestimmte Materialkombinationen kann eine gute Abdichtung insbesondere bei höheren Temperaturen, wie sie bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftreten, erreicht werden. Tabelle: WAK-Werte (×10^–6K^–1) für Metalllegierungen und Keramiken T (°C) α_KOVAR ^® α_Stahl α_Si3N4 α_KOVAR ^® – α_Stahl α_Stahl-α_Si3N4 300 5,1 10,5 5,0 0,1 5,5 400 4,9 10,5 5,4 –0,5 5,1 450 5,3 11,0 5,6 –0,3 5,4 500 6,2 11,0 5,8 0,4 5,2 The following table shows the CTE reference values for the alloy KOVAR ^® as well as commonly used steels, such as ferritic steels, and ceramics heater are listed (for example, silicon-based). The table shows that a significant reduction in the CTE difference at the interface can be achieved by using this alloy instead of a steel. For certain material combinations, a good seal, in particular at higher temperatures, such as occur during operation of the internal combustion engine can be achieved. Table: CTE values (× 10 ^-6 K ^-1 ) for metal alloys and ceramics T (° C) α _KOVAR ^® α _steel α _Si3N4 _KOVAR ^® α - α _steel α _steel -α _Si3N4 300 5.1 10.5 5.0 0.1 5.5 400 4.9 10.5 5.4 -0.5 5.1 450 5.3 11.0 5.6 -0.3 5.4 500 6.2 11.0 5.8 0.4 5.2

Aus Spalte 4 der obenstehenden Tabelle (α_kovar ^® – α_Si3N4) ergibt sich, dass zum Beispiel bei Temperaturen von 400°C eine negative Differenz von –0,5 × 10^–6 K^–1 zwischen den beiden WAK-Werten auftritt, und bei einer Temperatur von 450°C eine Differenz der WAK-Werte zwischen Fe-29Ni-17Co (KOVAR^® und Keramik von –0,3 × 10^–6 K^–1 auftritt. Da die Differenzen zwischen den beiden in Spalte 4 angegebenen WAK-Werten äußerst gering ist und in Bezug auf die Temperatur von 400°C und 450°C sogar negative Werte annehmen, lässt sich durch Verwendung dieser Materialien zur Abdichtung eine besonders gute, auch bei höheren Temperaturen stabile Abdichtung erreichen. In Spalte 5 ergeben sich für die Temperaturen von 400°C beziehungsweise 450°C Differenzen zwischen α_stahl und α_si3N4 von 5,1 bis 5,4 × 10^–6 K^–1, weil bei Verwendung konventioneller Stähle als Abdichtelemente in keramischen Heizkörpern 12 wesentlich höhere Differenzen zwischen den WAK-Werten auftreten, was auf eine wesentlich schlechtere – im Vergleich zu den in Spalte 4 angegebenen Werten – Abdichtung schließen lässt.In column 4 of the above table (α _kovar ^® - α _Si3N4) shows that occurs, for example, at temperatures of 400 ° C, a negative differential from -0.5 × 10 ^-6 K ^-1 between the two thermal expansion coefficients, and at a temperature of 450 ° C a difference of CTE values between Fe-29Ni-17Co (KOVAR ^® and ceramics of -0.3 × 10 ^-6 K ^-1 occurs. Since the differences between the two specified in column 4 WAK Values are extremely low and even negative values in relation to the temperature of 400 ° C and 450 ° C, by using these materials for sealing a particularly good, even at higher temperatures stable sealing can be achieved in column 5 results for the Temperatures of 400 ° C and 450 ° C differences between α _steel and α _si3N4 of 5.1 to 5.4 × 10 ^-6 K ^-1 , because when using conventional steels as sealing elements in ceramic radiators 12 significantly higher differences between the CTE values occur, which indicates a much worse seal compared to the values given in column 4.

Wie der Darstellung gemäß 5 zu entnehmen ist, lässt sich die Abdichtung der Druckmessglühkerze 10 auch nur über das Stützrohr 14 realisieren. Das Stützrohr 14, gefertigt zum Beispiel aus Fe-29Ni-17Co weist an einem dem Brennraum abgewandten Bereich 12' zwei benachbarte Abschnitte 62 mit reduzierter Wandstärke auf. Zwischen diesen Abschnitten 62 liegt ein weiterer Abschnitt, der einen Schrumpfsitz 38 mit dem keramischen Heizkörper 12 ausbildet, wobei der Schrumpfsitz 38 an dieser Stelle das Dichtelement 40 bildet. Das Stützrohr 14 liegt an der bevorzugt radialsymmetrisch ausgebildeten Metallmembran 46 an, die ihrerseits die Glühstromleitung 20 und deren Kontaktierung 22 am keramischen Heizkörper 12 umschließt. Das Stützrohr 14 und der keramische Heizkörper 12 sind im kerzenkörpernahen Bereich 12' zum Beispiel über eine Lotverbindung 56 miteinander verbunden. Die Lotverbindung 56 stellt die elektrische Kontaktierung des keramischen Heizelements 12 und dessen Befestigung im Stützrohr 14 dar. Im kerzenkörperfernen Bereich des Stützrohres 14 ist eine Spielpassung 58 zwischen der Innenumfangsfläche des Stützrohres 14 und der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 ausgebildet, die in diesem Bereich 12' oberhalb des Schrumpfsitzes 38 mit Lot 56 befüllt ist.As shown in the illustration 5 it can be seen, the sealing of the Druckmessglühkerze can be 10 also only via the support tube 14 realize. The support tube 14 made of, for example, Fe-29Ni-17Co has a region facing away from the combustion chamber 12 ' two adjacent sections 62 with reduced wall thickness. Between these sections 62 There is another section that has a shrink fit 38 with the ceramic radiator 12 forms, with the shrink fit 38 at this point the sealing element 40 forms. The support tube 14 lies on the preferably radially symmetrical metal membrane 46 on, the ih on the other hand the Glühstromleitung 20 and their contacting 22 on the ceramic radiator 12 encloses. The support tube 14 and the ceramic heater 12 are in the kerzenkörpernahen area 12 ' for example via a solder connection 56 connected with each other. The solder connection 56 represents the electrical contact of the ceramic heating element 12 and its attachment in the support tube 14 dar. In candle body remote area of the support tube 14 is a clearance fit 58 between the inner peripheral surface of the support tube 14 and the lateral surface of the ceramic heater 12 trained in this field 12 ' above the shrink fit 38 with lot 56 is filled.

Der Darstellung gemäß 6 ist eine weitere Ausführungsform der Gestaltung der Abdichtung der Druckmessglühkerze 10 zu entnehmen. 6 zeigt, dass die Druckmessglühkerze 10 einen Dichtkonus 34 umfasst. Innerhalb des Dichtkonus 34 ist das Stützrohr 14 aufgenommen, welches bevorzugt aus einer metallischen Legierung, wie zum Beispiel Fe-29Ni-17Co gefertigt ist. Das Stützrohr 14 grenzt an die Metallmembran 46, die bevorzugt radialsymmetrisch ausgebildet ist und die Kontaktierung 22 sowie die Glühstromleitung 20 umschließt. Das Stützrohr 14 bildet im oberen Bereich des keramischen Heizkörpers 12 zu dessen Mantelfläche eine Spielpassung, die mit Lot 56 ausgefüllt ist. Aus der Ausführungsform gemäß 6 geht hervor, dass sich in axiale Richtung des Stützrohrs 14 gesehen mindestens eine umlaufende Sicke 64 erstreckt. Die Füllung aus Lot 56, das zur elektrischen Kontaktierung des keramischen Heizkörpers 12 dient, erstreckt sich bis oberhalb der umlaufenden Sicke 64. Durch die mindestens eine umlaufende Sicke 64 wird der Schrumpfsitz 38 zwischen der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 und der Innenmantelfläche des Stützrohrs 14 gebildet. Durch die mindestens eine umlaufende Sicke 64 am Umfang des Stützrohres 14 kann eine lokale Presspassung mit sanftem Verlauf der Fugenpressung in Richtung des Randes der Presspassung 38 mit dem keramischen Heizkörper 12 erreicht werden. Durch die mindestens eine Sicke 64 im Stützrohr 14 wird das Dichtelement 40 zwischen dem Stützrohr 14 und dem keramischen Heizkörper 12 ausgebildet.The representation according to 6 is another embodiment of the design of the seal of the Druckmessglühkerze 10 refer to. 6 shows that the pressure measuring glow plug 10 a sealing cone 34 includes. Inside the sealing cone 34 is the support tube 14 which is preferably made of a metallic alloy, such as Fe-29Ni-17Co. The support tube 14 adjoins the metal membrane 46 , which is preferably formed radially symmetrical and the contacting 22 as well as the Glühstromleitung 20 encloses. The support tube 14 forms in the upper area of the ceramic heater 12 to the lateral surface of a clearance fit with solder 56 is filled. From the embodiment according to 6 shows that in the axial direction of the support tube 14 seen at least one circumferential bead 64 extends. The filling made of solder 56 , for electrical contacting of the ceramic heater 12 serves, extends to above the circumferential bead 64 , Due to the at least one circumferential bead 64 becomes the shrink fit 38 between the lateral surface of the ceramic heater 12 and the inner circumferential surface of the support tube 14 educated. Due to the at least one circumferential bead 64 on the circumference of the support tube 14 can be a local press fit with gentle course of joint grouting towards the edge of the press fit 38 with the ceramic radiator 12 be achieved. By the at least one bead 64 in the support tube 14 becomes the sealing element 40 between the support tube 14 and the ceramic heater 12 educated.

Der Darstellung gemäß 7 ist eine weitere Ausführungsform der Druckmessglühkerze 10 zu entnehmen. Aus der Konfiguration gemäß 7 geht hervor, dass die Druckmessglühkerze 10 die Hülse 54 umfasst, welche im Bereich des Dichtkonus 34 im Kerzenkörper der Druckmessglühkerze 10 befestigt ist. Die Hülse 54, welche zum Beispiel aus Fe-29Ni-17Co gefertigt ist, ist an dem dem Brennraum abgewandten Bereich 12' angeordnet. Die Hülse 54 grenzt an die bevorzugt radialsymmetrisch ausgebildete Metallmembran 46 an, die ihrerseits die Kontaktierung 22 und die Glühstromleitung 20 umschließt. Das aus konventionellem Stahl gefertigte Stützrohr 14 ist an einer Verbindungsstelle 68 mit der Hülse 54, die aus einem Material mit Invar-Effekt, so zum Beispiel Fe-29Ni-17Co, stoffschlüssig verbunden. Während zwischen der Hülse 54 und der Umfangsfläche des keramischen Heizkörpers 12 über die Axialerstreckung der Hülse 54 der Schrumpfsitz 38 als Dichtelement 40 in Form einer Presspassung zur Gewährleistung der Dichtheit ausgebildet ist, befindet sich zwischen dem Stützrohr 14 und der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 eine Spielpassung 66, die mit Lot ausgefüllt ist.The representation according to 7 is another embodiment of the Druckmessglühkerze 10 refer to. From the configuration according to 7 shows that the pressure measuring glow plug 10 the sleeve 54 includes, which in the region of the sealing cone 34 in the candle body of the pressure measuring glow plug 10 is attached. The sleeve 54 , which is made of, for example, Fe-29Ni-17Co, is at the area facing away from the combustion chamber 12 ' arranged. The sleeve 54 Adjacent to the preferred radially symmetrical metal membrane 46 which, in turn, make contact 22 and the Glühstromleitung 20 encloses. The support tube made of conventional steel 14 is at a junction 68 with the sleeve 54 made of a material with Invar effect, such as Fe-29Ni-17Co, firmly bonded. While between the sleeve 54 and the peripheral surface of the ceramic heater 12 over the axial extent of the sleeve 54 the shrink fit 38 as a sealing element 40 is designed in the form of a press fit to ensure tightness, located between the support tube 14 and the lateral surface of the ceramic heater 12 a clearance fit 66 which is filled with solder.

Der Darstellung gemäß 8 ist schließlich eine Gestaltung der Abdichtung der Druckmessglühkerze 10 zu entnehmen, wobei der keramische Heizkörper 12 vom Stützrohr 14 umgeben ist, und wobei zwischen der Mantelfläche des keramischen Heizkörpers 12 und der Innenumfangsfläche des Stützrohres 14 die mit Lot befüllte Spielpassung 66 vorliegt. Wie aus der Darstellung gemäß 8 weiter entnehmbar ist, ist das Stützrohr 14 in der Öffnung 52 des Dichtkonus 34 des Kerzenkörpers der Druckmessglühkerze 10 befestigt und grenzt an eine bevorzugt radialsymmetrisch ausgebildete Metallmembran 46. Die bevorzugt radialsymmetrisch ausgebildete Metallmembran 46 umschließt ihrerseits die Kontaktierung 22, in welcher die Glühstromleitung 20 mit der oberen Stirnseite des keramischen Heizkörpers 12 verbunden ist. Bevorzugt ist das Stützrohr 14 gemäß der in 8 dargestellten Ausführungsform der Druckmessglühkerze 10 aus Fe-29Ni-17Co oder den weiter oben erwähnten Basislegierungen beschaffen und weist einen niedrigeren thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) im hinteren Bereich 12' auf. In dem Bereich 12' an dem der Spitze des keramischen Heizkörpers 12 abgewandten Ende des keramischen Heizkörpers 12 treten geringste thermisch induzierte Längendifferenzen zwischen dem metallischen Material und dem keramischen Heizkörper 12 auf, so dass sich dort aufgrund der Temperaturverteilung die Hülse 54 als Dichtelement 40 ausbildet. Während an dem dem Brennraum abgewandten Ende 12' des keramischen Heizkörpers 12 Temperaturen von etwa 200°C bis 300°C erreicht werden, beträgt die Temperatur an dem dem Brennraum zugewandten Ende 12' des Stützrohres 10 zwischen 600°C bis 700°C. Durch die in 8 dargestellte Ausführungsform kann somit erreicht werden, dass in dem Bereich des Stützrohres 14, welches den höheren Temperaturen im Brennraum ausgesetzt ist, bei dort abnehmender Dichtwirkung die Abdichtwirkung zwischen dem hier als Abdichtelement 54 dienenden Stützrohr 14 im hinteren, d. h. dem dem Brennraum abgewandten Bereich 12', dort, wo geringere Temperaturen zwischen 200°C bis 300°C herrschen, aufrechterhalten bleibt.The representation according to 8th is finally a design of the seal of the Druckmessglühkerze 10 to be taken, wherein the ceramic heater 12 from the support tube 14 is surrounded, and wherein between the lateral surface of the ceramic heater 12 and the inner peripheral surface of the support tube 14 the clearance filled with solder 66 is present. As shown in the illustration 8th is further removed, is the support tube 14 in the opening 52 the sealing cone 34 of the candle body of the pressure-measuring glow plug 10 attached and adjacent to a preferably radially symmetrical metal membrane 46 , The preferably radially symmetrical metal membrane 46 in turn encloses the contacting 22 in which the Glühstromleitung 20 with the upper end face of the ceramic heater 12 connected is. The support tube is preferred 14 according to the in 8th illustrated embodiment of the Druckmessglühkerze 10 of Fe-29Ni-17Co or the base alloys mentioned above, and has a lower coefficient of thermal expansion (CTE) at the rear 12 ' on. In that area 12 ' at the top of the ceramic heater 12 opposite end of the ceramic heater 12 occur least thermally induced differences in length between the metallic material and the ceramic heater 12 on, so that there due to the temperature distribution, the sleeve 54 as a sealing element 40 formed. While at the end facing away from the combustion chamber 12 ' of the ceramic heater 12 Temperatures of about 200 ° C to 300 ° C can be achieved, the temperature is at the end facing the combustion chamber 12 ' of the support tube 10 between 600 ° C to 700 ° C. By the in 8th illustrated embodiment can thus be achieved that in the region of the support tube 14 , which is exposed to the higher temperatures in the combustion chamber, where there is a decreasing sealing effect, the sealing effect between here as a sealing element 54 serving support tube 14 in the rear, ie the area facing away from the combustion chamber 12 ' , is maintained where lower temperatures between 200 ° C to 300 ° C prevail.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005017802 A1 [0002]

Claims

Glow plug with one in a housing ( 11 ) arranged and designed as a glow pencil ceramic heater ( 12 ) supported by a support tube ( 14 ), wherein the ceramic heater ( 12 ) in the support tube ( 14 ) is sealed by a seal against a combustion chamber, characterized in that the seal as a sealing element ( 40 ) is made, which is made of an alloy with Invar effect.

Glow plug according to claim 1, characterized in that the alloy with Invar effect a cubic face-centered FeNi alloy.

Glow plug according to claim 2, characterized in that that the cubic face-centered FeNi alloy concentration ranges Ni from 35.0 to 44.0 wt%, Mn <1.0 Wt.%, Si <0.50 Wt .-% and C <0.10 wt .-%, Remainder Fe, or Ni from 31.0 to 33.0% by weight, Co from 4.0 to 6.0% by weight, Mn <0.50 wt% and Si <0.50 wt%, C <0.10% by weight, Residual Fe, or Ni from 28.0 to 30.0 wt%, Co from 17.0 to 18.0 % By weight, Mn <0.50 Wt%, Si <0.30 Wt .-% and C <0.05 Wt .-%, remainder Fe, or Ni from 41.0 to 43.0 wt .-%, Co from 6.0 to 7.0% by weight, Mn <1.0 Wt.%, Si <0.50 Wt .-% and C <0.10 Wt .-%, balance Fe contains.

A glow plug according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 40 ) a ring shape ( 18 ), which via a shrink fit ( 38 ) on a lateral surface of the ceramic heater ( 12 ) and by a cohesive connection ( 44 ) with a front side ( 16 ) of the support tube ( 14 ) connected is.

A glow plug according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 40 ) a sleeve-shaped sealing element ( 54 ), which at a joint ( 60 ) with the support tube ( 14 ) and via a shrink fit ( 38 ) on a lateral surface of the ceramic heater ( 12 ) is fixed.

A glow plug according to claim 5, characterized in that the joint ( 60 ) between the sleeve-shaped sealing element ( 54 ) and the support tube ( 14 ) as a conical or stepped joint ( 60 ) is trained.

A glow plug according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 40 ) a sleeve-shaped sealing element ( 54 ), and that the sleeve-shaped sealing element ( 54 ) and the support tube ( 14 ) are designed as a single component, which two adjacent sections ( 62 ) with reduced wall thickness, between which a ring section is formed, which has a shrink fit ( 38 ) with the ceramic heater ( 12 ) as a sealing element ( 40 ).

A glow plug according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 40 ) a sleeve-shaped sealing element ( 54 ), and that the sleeve-shaped sealing element ( 54 ) and the support tube ( 14 ) are designed as a single component, which at least one circumferential bead ( 64 ) having a shrink fit ( 38 ) with the ceramic heater ( 12 ) as a sealing element ( 40 ).

A glow plug according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 40 ) a sleeve-shaped sealing element ( 54 ) is that the sleeve-shaped sealing element ( 54 ) and the support tube ( 14 ) are designed as a single component, and that the sleeve-shaped sealing element ( 54 ) on a side facing away from the combustion chamber ( 12 ' ) of the heating element ( 12 ) the sealing element ( 40 ).

A glow plug according to claim 1, characterized in that the housing ( 11 ) has a cavity in which a sensor module ( 30 ) is arranged, which against the combustion chamber via a substantially radially symmetrical metal membrane ( 46 ) and that the sensor module ( 30 ) a pressure sensor ( 13 ).